3G移動基站回傳：MSTP將會向PTN演進
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移動通信業(yè)務(wù)一直以來都是運營商業(yè)務(wù)發(fā)展的重點，基站的無線回程(MobileBackhualing)的傳輸承載網(wǎng)絡(luò)對于移動業(yè)務(wù)起著重要的支撐和保障作用。
目前在2G/2.xG移動通信網(wǎng)(GSM/GPRS/EDGE)中，中國移動為基站回傳的語音和數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)提供承載的主要是基于SDH的多業(yè)務(wù)傳送平臺——MSTP技術(shù)。其中，BTS基站一般使用2M的TDM接口，基站控制器BSC為2M或STM-1的TDM接口，MSC/GMSC則提供STM-N或2M的TDM接口，SGSN/GGSN提供STM-N的POS接口。對于局間中繼業(yè)務(wù)，各節(jié)點業(yè)務(wù)量較大，業(yè)務(wù)顆粒一般為2M、155M、622M或FE/GE；對于BTS到BSC間業(yè)務(wù)，網(wǎng)絡(luò)業(yè)務(wù)流向集中，各節(jié)點業(yè)務(wù)量小，業(yè)務(wù)顆粒主要為2M。
中國移動承載2G/2.xG基站回傳業(yè)務(wù)的城域傳送網(wǎng)在邏輯上可以分為三個層次：核心層、匯聚層和接入層，如圖1所示。主干節(jié)點由交換局、關(guān)口局、長途局、數(shù)據(jù)中心節(jié)點組成，形成核心層；一般采用城域WDM或10G/2.5G的SDH設(shè)備組建環(huán)網(wǎng)(個別地區(qū)采用網(wǎng)狀網(wǎng))。匯聚節(jié)點由重要局站、數(shù)據(jù)匯聚點組成，形成匯聚層；以2.5G的SDH/MSTP設(shè)備為主，輔以少量的622M/155M的SDH/MSTP設(shè)備，組建環(huán)網(wǎng)(采用復(fù)用段保護方式)，環(huán)上節(jié)點個數(shù)一般為3～6個。接入節(jié)點由基站、社區(qū)寬帶網(wǎng)業(yè)務(wù)及其他業(yè)務(wù)接入點組成，形成接入層；主要采用622M/155M的SDH/MSTP設(shè)備，輔以PDH、微波、3.5G或其他無線接入技術(shù)，主要組環(huán)網(wǎng)(一般采用通道保護方式)，根據(jù)接入光纜路由也可采用星型、樹型或鏈型結(jié)構(gòu)，目前MSTP環(huán)節(jié)點個數(shù)一般為6～15，個別地區(qū)可達到50個以上。
在過去，SDH以其可靠的傳送承載能力、靈活的分插復(fù)用技術(shù)、強大的保護恢復(fù)功能、運營級的維護管理能力在中國移動塑造“精品網(wǎng)絡(luò)”的過程中發(fā)揮了強有力的后盾作用。然而，MSTP的分組處理或IP化程度不夠“徹底”，其IP化主要體現(xiàn)在用戶接口(即表層分組化)，內(nèi)核卻仍然是電路交換(即內(nèi)核電路化)。這就使得MSTP在承載IP分組業(yè)務(wù)時效率較低，并且無法適應(yīng)以大量數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)為主的3G和全業(yè)務(wù)時代的需要。隨著TDM業(yè)務(wù)的相對萎縮及“全IP環(huán)境”的逐漸成熟，傳送設(shè)備需要由現(xiàn)有“以TDM電路交換為內(nèi)核”向“以IP分組交換為內(nèi)核”演進。
移動3G基站回傳的新挑戰(zhàn)
3G基站回傳的IP化傳送需求
移動3G網(wǎng)絡(luò)建設(shè)也是為了滿足業(yè)務(wù)應(yīng)用日益增長的帶寬需求，無論是TD-SCDMA，還是WCDMA，3G系統(tǒng)都是為移動多媒體通信而設(shè)計的。各種業(yè)務(wù)都向IP化方向發(fā)展，同時新型業(yè)務(wù)也都是建立在IP基礎(chǔ)上的，3G網(wǎng)絡(luò)也不例外。
在移動通信領(lǐng)域，兩個主要的第三代移動通信標準化組織3GPP和3GPP2都將第三代移動通信發(fā)展思路設(shè)定為全IP化架構(gòu)。ITU認為，可以將IMT-2000重新定義為IMT-Internet Mobile/Multi media Telecommunications即“互聯(lián)網(wǎng)移動/多媒體通信”。
在3G世界里，移動電話是個人的移動信息工具，是滿足用戶個性化需求的信息助手，用戶可根據(jù)自己的需要自主選擇信息、應(yīng)用和服務(wù)內(nèi)容。3G網(wǎng)絡(luò)大大拓展了用戶通信方式，為用戶提供了更豐富的業(yè)務(wù)選擇。如表1所示是3GPP定義的3G網(wǎng)絡(luò)中的業(yè)務(wù)性能指標，可見語音、視頻、多媒體業(yè)務(wù)對時延、抖動和丟包率都有嚴格的要求。由于3G網(wǎng)絡(luò)能夠提供的業(yè)務(wù)種類非常豐富，而且以多媒體業(yè)務(wù)為主，這必將打破移動運營商收入主要來源于語音業(yè)務(wù)的局面，視頻電話、寬帶數(shù)據(jù)和信息助手等業(yè)務(wù)，必將成為移動運營商新的收入增長點。
基于IP的多業(yè)務(wù)應(yīng)用是未來發(fā)展的主流，對于固定、移動、商業(yè)不同業(yè)務(wù)的應(yīng)用其帶寬、安全隔離、傳送QoS要求也各有所不同。3G網(wǎng)絡(luò)的建設(shè)使得承載和傳送層面面臨業(yè)務(wù)類型由TDM為主向以IP/ETH分組為主轉(zhuǎn)變，業(yè)務(wù)接口由E1向FE變化，業(yè)務(wù)粒度由2M向10M/100M發(fā)展等挑戰(zhàn)。有電信專家預(yù)計在未來5～10年內(nèi)固定用戶帶寬需求下行接入帶寬可達20～30Mbit/s，上行接入帶寬可達4～8Mbit/s，而移動通信系統(tǒng)每基站的帶寬需求也將達到30M～100Mbit/s。
目前3G/B3G、移動+互聯(lián)以及全IP趨勢的發(fā)展都對基站回傳的承載和傳送網(wǎng)絡(luò)提出了更高的要求，IP化的業(yè)務(wù)呈現(xiàn)出帶寬突發(fā)性、很高的峰均值比等特點，傳統(tǒng)基于電路交換的MSTP傳送網(wǎng)以剛性管道為特點，不能很好地滿足這些分組業(yè)務(wù)的傳送需求，如何構(gòu)建一個能承載多種新舊業(yè)務(wù)、易于擴展、可靠、且低OPEX和CAPEX的城域網(wǎng)是電信運營商要認真考慮的問題。
3G基站的定時同步新需求
TD-SCDMA的同步需求主要有系統(tǒng)同步、物理幀同步和載波頻率的同步。
系統(tǒng)同步主要是要實現(xiàn)基站和終端的幀同步，以及接入網(wǎng)設(shè)備RNC和NodeB的節(jié)點同步，是通過各個網(wǎng)元通過PP2S或1PPS時刻獲取原子時，通過原子時計算SFN來最終實現(xiàn)的。
TD的物理層幀同步原理是NodeB通過獲取授時系統(tǒng)1PPS相位、通過本地高穩(wěn)晶振產(chǎn)生與1PPS無相差的5ms子幀時刻(觀測點為天線口)，實現(xiàn)空口同步。
TD的載波頻率同步原理是各個網(wǎng)元的時頻單元在相同時頻產(chǎn)生算法通過授時系統(tǒng)得到1PPS長期穩(wěn)定度高于1×10-10；NodeB通過獲取授時系統(tǒng)1PPS長期穩(wěn)定度高，來調(diào)整本地高穩(wěn)晶振，使本地高穩(wěn)晶振滿足±0.05ppm；傳輸網(wǎng)絡(luò)頻率精度滿足ITU-G相應(yīng)STM-1或E1/T1相關(guān)規(guī)范，NodeB的載波頻率穩(wěn)定度滿足±0.05ppm，就可滿足終端250km/h的移動速度。
TD-SCDMA支持同頻組網(wǎng)，前提是時隙必須對齊。如果相鄰NodeB之間空口不同步，會產(chǎn)生時隙間干擾和上下行時隙干擾。時隙干擾是指前一個時隙的信號落在下一個時隙中，破壞了這兩個時隙內(nèi)的正交碼的正交性，使這兩個時隙內(nèi)的基站或手機都無法正常解調(diào)。上下行時隙干擾是指一個基站發(fā)射的信號直接對另一個基站的接收造成強大的干擾，嚴重影響第二個基站的正常接收。
TD-SCDMA基站的時間同步需求描述見技術(shù)規(guī)范3GPPTR25.836，要求提供NodeB的物理層(碼、幀、時隙)同步，保證所有NodeB同時發(fā)送同時接收，相位精度為1.5us；提供NodeB的SFN同步，現(xiàn)在的TD系統(tǒng)要求做到所有NodeB的SFN同步，SFN=(time*100)mod4096；其中time為從1980.1.600：00：00開始計數(shù)的秒時間，SFN號每隔1024秒循環(huán)一遍；提供TOD信息(年月日時分秒)；提供1pps，通過鎖相技術(shù)使NodeB保證輸出頻率穩(wěn)定度高于5×10-8。即要求：TD-SCDMA基站要求頻率準確度滿足±50ppb，同時要求相鄰基站間時間相位誤差小于3ms。
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